Informatikai alapismeretek

1. Informatikai alapismeretek Varga Tamás vargat@ektf.hu 2010/2011

2. Miért kell ezt nekünk tanulni? • Kötelező, ezért járunk ide  • Mert felvettük ezt a tárgyat  • Mert a tanulmányaink és életünk során megkerülhetetlen az informatika (ha eddig az volt, mostantól nem lesz az)  Két példa a szemléltetés kedvéért (azaz mi történne ha nem foglalkoznánk az informatikával):

3. EKF szerverpark 2002-napjainkig

4. EKF új szerverpark 2010 – 1. fázis

5. Mi a számítástechnika jelentése? • Az automatizált információfeldolgozás eszközeivel (számítógépek, számítógép-rendszerek) és különböző szakterületen való használatukkal (programozás) foglalkozó tudományág. • Körébe tartozik a hardver és a szoftver elemek összessége, a működésüket segítő szervezési, alkalmazási, szolgáltatási összetevők rendszere. • Fejlődés: egyedi megoldások > sok felhasználót kiszolgáló intelligens számítógép-hálózati rendszerek

6. Mi a számítógép (computer)? • Olyan elektronikus berendezés, amely képes adatok fogadására, tárolására, az adatok egy csoportja (program utasításai) által meghatározott módon az adatok egy másik csoportjának feldolgozására (műveletek), illetve az eredmény kivitelére. • A vezérlés alapadatai (program utasításai) és a szükséges egyéb adatok működés közben a számítógép belső tárában vannak, azaz belső vezérelt.

7. A számítógép erőforrásai

8. Hardver (hardware)

9. Szoftver (software)

10. A program szerepéről… • A programozók szellemi terméke, a számítógép működtetését teszi lehetővé. • A program gépi szintű (kódú) utasítások sorozata • A gépi szintű utasítás jellemzői:olyan elemi művelet (utasításkód), amelyet a processzor közvetlenül végre tud hajtani.

11. Adat, Információ A számítógép alkatrészei számára – a gondolkodás hiánya miatt– minden kapott adat információ is egyben. Az információ észlelt, érzékelt felfogott és a fogadó számára szükséges, az adott időben újdonságot jelentő adat, amit megszerzett ismereteinktől függően értelmezünk.

12. Digitális információ Digit = szám Digitális információ = számokká alakított információ 2-es számrendszer (0 ,1) Ma a digitális információ elengedhetetlen része az életünknek.

13. Digitális mértékegységek • Bit (BInary DigiT) • Két különböző állapot tárolására alkalmas egység ( 0, 1 ) • Byte • 8 bitnyi információ • Pl: 10010100 • Variációk száma: 28

14. Adatmennyiség mérése 1 bit = 1 bináris elemen tárolgató adat 8 bit = 1 bájt (byte) 1024 Bájt = 1 KB (kilobájt) 1024 KB = 1 MB (megabájt) 1024 MB = 1 GB (gigabájt) 1024 GB = 1 TB (terabájt)

15. A Neumann elvű számítógép

16. Neumann-gép (1945. tavasz) • Program, adat egy belső tárban > memória • A szükséges adatokat (és részeredményeket) a gép a memóriájában, digitálisan, logikailag számjegyként tárolja.A tárolás alapja a kettes számrendszer (bináris tárolás). • A gép belső programvezérlésű legyen, vagyis a működéséhez nélkülözhetetlen programot is tárolja. • Általános célú számítógép > központi vezérlőegység • Az így tárolt utasítássorozatot (a programot) a megfelelő körülmények között elindítva, a gép vezérlőegysége az eredeti sorrendben (szekvenciálisan) hajtsa végre az utasításokat, de legyen mód a végrehajtási sorrend valamely feltételtől függő megváltoztatására is (elágazás, ciklus). • Szükséges egy számolómű > központi aritmetikai egység • A számítási, logikai műveletek végrehajtására szolgál, ugyanis a vezérlőegységnek az utasítások „értelmezése” a feladata. • Szükséges beviteli (input) és kiviteli (output) egység.

17. A Neumann-féle processzor centrikus számítógép vázlata • Neumann-elvek (1946): • A számítógép legyen teljesen elektronikus • Külön vezérlő és végrehajtó egységgel rendelkezzen • Kettes számrendszert használjon • Az adatok és programok ugyanabban a belső tárban, a memóriában legyenek • A számítógép legyen univerzális Turing-gép

18. Az elektronikus számítógépek generációi 1. generációs számítógépek 2. generációs számítógépek 3. generációs számítógépek 4. generációs számítógépek

19. Elektronikus, digitális számítógépek • A háború és a háborús kutatások elősegítették a számítógépek fejlesztését, ami nagy lendületet adott a tudósoknak • A számítógépek első generációi közé az elektroncsöves digitális számítógépeket soroljuk • Ez az időszak hozzávetőleg 1940 és 1959 közé tehető, de pontosan nem határozható meg

20. 1. generáció (1940-1955) • fő építőelem: elektroncső (vákuumcső) • műveleti sebesség: 1000 összeadó művelet/sec. • jellemzők: • gyakori meghibásodás • hatalmas méret (terem), költséges előállítás • nagy fogyasztás • ismert számítógépek • Colossus (első titkosított, elektronikus, digitális) • ENIAC (első nyilvános, elektronikus, digitális) • IAS, EDVAC (univerzális, tárolt programú) • UNIVAC (ipari gyártás) • Whirlwind (USA, első valós idejű) • IBM 701, IBM 704, IBM 709

21. Colossus • 1943. december készült el(összesen 10 db) • A neve: Colossus • Alan Turing csoportja alkotta megAnglia, Bletchley Parkban (Londontól északra) • teljesen elektronikus digitális számítógép volt. • paraméterei: • elektroncső: kb. 1500 db-ot tartalmazott. • kvarcvezérlésű volt (5 kHz-s órajellel) • feldolgozási sebessége: 25.000 karaktert/sec. • Feladata: rejtjelezett német rádióüzenetek megfejtése, ezzel fejtették meg a németek ENIGMA nevű kódoló gép rejtjelét. • A II. világháborús helyzet miatt csak a XX. század végén hozták nyilvánosságra létezését (50 évig titkosították). Forrás: http://en.wikipedia.org/wiki/Colossus_computer

22. ENIAC • 1945–47 között készült el • ENIAC (Electronic NumericalIntegrator And Calculator) • Machly és Eckert villamosmérnökökkészítették elUSA, University of Pennsylvania • jellemzői: • viszonylag megbízhatóan működött • külső kapcsolótábla segítségével programozható • elődeinél közelítőleg 2000-szer volt gyorsabb • paraméterei: • előállítási költsége (akkori áron): 10 millió dollár • mérete: 30 m × 3 m × 1 m • tömege: 30 tonna fölötti • elektroncső: kb. 18.000 db-ot tartalmazott • Érdekes: az első számítási feladatot atomfizikából kapta, amivel két óra alatt végzett, amivel egy ember papírral, ceruzával kb. 200 év alatt végezne. Forrás: http://www.cedmagic.com/history/eniac.html

23. 2. generáció (1955-1964) • fő építőelem: tranzisztor • 1948-ban találták fel: J. Bardeen, W. Brattain, W. Shockley (Bell Labs) • műveleti sebesség: 10 ezer összeadó művelet/sec. • jellemzők: • hosszabb élettartam • csökkenő méret • adatok rögzítése részben mágneses elven történik • ismert számítógépek • 1956-ban az első: TX-0, majd TX-2 (USA - MIT) • IBM 7090, IBM 7094 (IBM - International Business Machine) • PDP-1, PDP-8 (DEC – Digital Equipment Corporation) • CDC 6600 (Control Data Corporation) • B5000 (Borroughs)

24. 3. generáció (1964-1980) • fő építőelem: integrált áramkör • az IC-t 1958-ban J. S. Kilby találta fel • műveleti sebeség: 500 ezer összeadó művelet/sec. • jellemzők: • mágneses háttértároló • több felhasználós • multiprogramozás (több program) • ismert számítógépek • IBM 360 (1964), • PDP-11 (DEC – Digital Equipment Corporation)

25. 4. generáció (1980-tól) • fő építőelem: mikroprocesszor (1969. M.E.TedHoff) • első mikroprocesszor: 1971. Intel 4004 (japán számológéphez) • műveleti sebeség: 10 millió összeadó művelet/sec.(napjainkban több 100 millió) • jellemzők: • számítógépek az egyéni felhasználóknak (személyi számítógépek) • szuperkaláris CPU (több utasítás egy időben, 1990-) • mikroszámítógépek (személyi): • Apple Machintosh (Motorola), IBM PC XT és AT (Intel) • Amiga, Atari 8800, Commodore 64, ZX-81, ABC 80, HT1080Z (magyar) • miniszámítógépek: • VAX (DEC), Alpha (DEC), AS/400 (IBM) • mainframe rendszerek: • IBM (ESZR), Unisys, NCR, CDC, Borroughs [USA], Fjitsu, NEC,Hitachi [Japán], Siemens-Nixdorf [Németország] • szuperszámítógépek: • Cray-1, DECmpp12000, CM2, Paragon XP/S, CYBER (CDC), RS6000 (IBM),System 3000 és Modell 3600 (NCR)

26. A személyi számítógép

27. Mi a személyi számítógép (PC)? • Nagy tömegben, személyes használatra gyártott számítógép. • Az angol personal computer (személyi számítógép) kifejezés kezdőbetűiből alakult ki a gyakran használt PC elnevezés. • Először 1976-ban használták az Amerikai Egyesült Államokban (Apple I.).

28. Személyi számítógépek kialakulása I. • 1976. APPLE I. – az első PC Steven Jobs, Steve Wozniak készítette elaz első, személyes használatra szánt számítógépet.

29. Személyi számítógépek kialakulása II. • 1977 – Commodore háziszámítógép • 1978 – Atari háziszámítógép • 1978 – INTEL 8086, INTEL 8088 processzorok megjelenése, az első IBM PC-hez

30. Személyi számítógépek kialakulása III. • 1981 – az első IBM PC: INTEL 8088 processzor, MS-DOS operációs rendszer

31. Mi az IBM kompatibilis PC? • Egy számítógép akkor IBM kompatibilis, ha minden egyező körülmény esetén bármely program ugyanazon bemeneti adatok mellett az eredeti IBM PC-vel azonos kimeneti adatokat szolgáltat. • A kompatibilis számítógépek nem márkás gépek, ún. NONAME (névtelen) PC-k, amelyeket legtöbb esetben az összeillő alkatrészek összeszerelésével kap a meg felhasználó az eladótól. • IBM > 2005. Lenovo

32. Miért sikeres az IBM kompatibilis PC? • Nyitott architektúra: ez azt jelenti, hogy a számítógép modulárisan építhető össze, vagyis a felhasználó igényei szerint bővítheti a saját számítógépét. • Kompatibilitás a régi és az új típusok között, így a régi programok (általában) az újabb számítógép típuson is használhatók. • Ár: a gépcsalád nagy mennyiségű előállításának, tömeges gyártásának következménye a számítógépek árának csökkenése.

33. Más PC-k • Apple Macintoshpl.: iMac G5 • Amiga • Sun Sparcstation • NeXT...

34. Számítógépek csoportosítása napjainkban • Szuperszámítógépek: tudományos, katonai munkákhoz nagy teljesítményű számítógépek • Számítógép-farm: személyi számítógépek speciális összeköttetésével elért kimagasló teljesítmény. • Személyi számítógépek: kisebb kutatómunkához, cégek számára, otthoni használatra: • nem hordozható (desktop) • hordozható (laptop, notebook) • mobil eszközök (tablet pc, PDA, mobiltelefon+PDA, Pentop) • Beépített speciális számítógépek (mobiltelefon, mikrohullámú sütő, mosógép, mosogatógép, intelligens hűtő, intelligens porszívó, stb.)

35. A személyi számítógépek csoportosítása • nem hordozható – hordozható: laptop, notebook • mobil eszközök: • tablet pc, • PDA, • mobiltelefon+PDA • Pentop

36. A nem hordozható PC kiépítése • desktop (asztali) • fekvő • torony • barbone • speciális (modding) speciális házak fekvő ház torony ház barbone ház

37. A világ legkisebb PC-i (Ultra Compact PC) • Picotux 100/112 (2005) – 3,3V • Linux • 3,5 cm×1,9 cm×1,9 cm • RJ45 csatlakozónyi • 8 MB SDRAM • 2 MB flash ROM • A Shimafuji SEMC5701 – 5V • Linux • 5cm x 5 cm x 4 cm • CPU: NEC VR5701 (333Mhz) • 64MB SDRAM • 16MB flash ROM • video- és hangkártya • billentyűzet, egér • CF kártya olvasó, LAN • USB portok • Jack PC (2006) • Windows CE • kb. 7cm x 7 cm x 1 cm • 128MB SDRAM • 64MB flash ROM • video- és hangkártya • billentyűzet, egér • USB portok

38. Az IBM kompatibilis személyi számítógép (PC) hardverismeretei Központi egység és az alaplapProcesszor (CPU) Belső tárak (RAM, EEPROM-BIOS)

39. A Neumann elvű számítógépek logikai felépítése • Központi egység • processzor • operatív tár • Perifériák • bemeneti egységek • kimeneti egységek • háttértárak kimeneti egységek (output) bemeneti egységek (input)

40. IBM kompatibilis PC-k logikai felépítése ma • Alaplap • processzor • operatív tár... • Perifériák • bemeneti egység • kimeneti egység • háttértárak • kommunikációs eszközök • ... kimeneti egységek (output) bemeneti egységek (input) Alaplap

41. Az alaplap szerepe • Integrált áramkörökből álló lap, egy nyomtatott áramkör, amely tartalmazza a számítógép központi egységének részeit, valamint a perifériákkal való kapcsolattartás elemeit, • azaz a számítógép működése és vezérlése szempontjából meghatározó egységek csaknem mindegyikét. • Az alaplaphoz adott füzet tartalmazza a rajta elhelyezhető eszközöket, illetve az elhelyezés módját, valamint a beállítások (konfigurálás) lehetőségeit.

42. Az alaplap főbb részei • Processzor (CPU) • Operatív memória – belső tár • Órajelgenerátor • I/O vezérlő • Sínrendszer – buszrendszer,periféria csatlakozók (pl.: slot, port, …) • Tápegység...

43. I/O vezérlő vagy perifériavezérlő • (I-input-bemenet, O-output-kimenet) • az operatív tár és egyes perifériák közötti adatbeviteli és -kiviteli műveleteket vezérlő speciális processzor, amely • a CPU felügyelete alatt, de attól függetlenül működik.

44. Sínrendszer (buszrendszer) • Egy számítógéprendszer funkcionális elemei között kapcsolatot teremtő vezetékek összessége, amelyek segítségével valósul meg a különféle jelek átvitele. • A jelek által hordozott kódolt adat természete alapján 3 sínt különböztetünk meg:adatsín, címsín, vezérlő sín.

45. Periféria csatlakozók • Az alaplappal a perifériák kapcsolata lehet vezetékes, vagy vezeték nélküli. • A vezetékes kapcsolathoz az alaplapra helyezett csatlakozókat (pl.: a billentyűzet esetén), vagy az alaplap egyik bővítőhelyébe (slot) illesztett bővítőkártya csatlakozóját kell használni. • A vezeték nélküli kapcsolathoz is szükség van egy berendezésre ami az alaplap felé továbbítja az adott jelet, illetve a adatokat elküldi a periféria számára.

46. Az alaplap funkcionális egységeiA processzor (CPU)

47. A processzor helye az alaplapon

48. A processzor (CPU) fő feladata • A rendszer egészének vezérlése:a program utasításainak dekódolása után biztosítja a számítógép egyéb részeinek, illetve a csatlakozó perifériáknak a vezérlését. • Meghatározó jellemzői:típusnévbusz mérete (bit)műveleti sebesség (MHz)tokozás

49. A processzor (CPU) jellemzői • Gyártó: AMD/Intel/Via • Típusnév: a fejlesztők vagy a gyártók által adott egyedi elnevezés (Pl.: Phenom, Core 2 Duo, Centrino) • Órajel frekvencia (Hz):az órajelet az alaplapon található órajel-generátor állítja elő. A mai GHz (gigahertz) mértékegység azt mutatja meg, hogy másodpercenként hány milliárd műveletet kezdhet el a processzor. • Vezetékvastagság

50. Az alaplap funkcionális egységeiOperatív memória (belső tár) A legújabb számítógép 16 színű, egy merev lemezen, sőt még egér is van hozzá! Várjon Fennség!Fél év múlva úgyis csak a felébe kerül!